La prova di compressione

Aspetti generali sulla prova di compressione

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LABORATORIO MECCANICO TECNOLOGICODIDATTICA MECCANICA E TECNOLOGIA5Aspetti generali sulla prova di compressione1

LA PROVA DI COMPRESSIONE

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LA PROVA DI COMPRESSIONE

La prova di compressione

La prova di compressione assialsimmetrica

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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La minimizzazione dell’attrito all’interfaccia piastre-provino costituisce quindi unavariabile fondamentale per la validità di una prova di compressione, in particolareper quanto riguarda le prove a caldo in cui la disponibilità di lubrificanti efficaci èmeno ampia che a freddo. Lubrificanti molto efficaci sono fogli di teflon, bisolfuro dimolibdeno e oli ad alta viscosità per le prove a freddo. A caldo si utilizza grafite inolio per le prove su leghe di alluminio, vetro per le prove su acciaio titanio e legheresistenti ad alta temperatura.

LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

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In alcuni casi sulle facce del provino che vengonoa contatto con gli stampi vengono realizzati deisolchi di opportuna geometria e dimensioni al finedi realizzare un intrappolamento del lubrificanteall’interno del solco e quindi minimizzare gli effettidell’attrito.

LA PROVA DI COMPRESSIONE ASSIALSIMMETRICA

La prova di compressione

La prova di compressione in stato piano di deformazione (prova Ford)

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LABORATORIO MECCANICO TECNOLOGICODIDATTICA MECCANICA E TECNOLOGIA5Prova di compressione in stato piano di deformazione (prova ford)1

Una prova di compressione assialsimmetrica risulta di difficile esecuzione su lamiere, in quantonon è semplice preparare il provino.

In questi casi risulta molto più adatta la "prova di Ford", cioè una prova di compressioneeseguita in stato di deformazione piano. Tale stato di deformazione è molto importante poichéad esso si possono assimilare gli stati di deformazione della maggior parte dei processi dilaminazione di nastri a freddo, allorché la diminuzione impartita allo spessore comporta unallungamento nella direzione di laminazione con una deformazione trascurabile nella direzionelaterale.

LA PROVA FORD

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LA PROVA FORD

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L'attrito, comunque, sarà sempre presente, anche quando il rapporto t0/b è sceltocorrettamente per cui si deve ricorrere alle tecniche di lubrificazione sulla superficie.Il tipo di lubrificante dipende dal materiale in prova. Una copertura di grafite conolio per motori va bene con il rame, mentre il grasso al bisolfuro di molibdeno èmolto efficace per gli acciai.Dopo ogni riduzione di spessore di qualche percento, il campione va tolto erilubrificato.

LA PROVA FORD

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Questa prova, che con un'opportuna scelta del rapporto t0/b consente diraggiungere deformazioni fino al 90% e di valutare i parametri delle lamiere sottili,presenta anche il vantaggio di simulare lo stato tensionale della laminazione e dieliminare i fenomeni di barilottatura. Inoltre è stato dimostrato che tale prova è benriproducibile.

LA PROVA FORD

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Rispetto alla prova di trazione, uno svantaggio della prova Ford è legato ai tempi diprova molto lunghi: tale limite è comunque parzialmente compensato dal fatto che ilcampione non ha una forma particolare e quindi non deve essere lavorato.Il tempo di prova effettivo dipende fortemente dalla frequenza di lubrificazione:questa può essere ridotta di molto se si tollera un'accuratezza leggermenteinferiore.

LA PROVA FORD

La prova di compressione

Attività di laboratorio

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In questa sessione di studio vengono proposti degli eserciziinerenti la prova di compressione, con le relative soluzioni.Ciascun esercizio sarà comunque ripreso e svolto in aula con ildocente durante le ore in presenza.

ESERCIZI SULLA PROVA DI COMPRESSIONE

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La curva di flusso di un acciaio al C a temperatura ambiente è stata determinatacon una prova di compressione in stato piano di deformazione tra piastre pianeben lubrificate larghe b=5 mm e di profondità superiore a quella del provino,inizialmente di spessore L0=5.16 mm e profondità w0=37.3 mm.

La prova ha fornito i risultati riportati nella tabella della diapositiva successiva.

Riportare su un grafico la curva σ-ε in termini di tensione reale e deformazionereale.

ESERCIZIO 1

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ESERCIZIO 1

CARICO F [kN] SPESSORE L [mm] PROFONDITA' w [mm]0 5.16 37.3

10 5.16 37.320 5.16 37.341 5.1 37.360 5.05 37.381 4.9 37.5

100 4.52 37.5120 3.99 37.8141 3.18 38.1150 2.74 38.1159 2.29 38.3170 1.8 38.3

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ESERCIZIO 1

Soluzione:

Le formule da utilizzare per il calcolo delle tensioni edeformazioni reali sono:

bwF

σ

L5.16

lnLL

lnεff

0

=

==

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ESERCIZIO 1

Si determinano i seguenti valori (carico – tensione - deformazione) con cui èpossibile tracciare la curva di flusso plastico.

CARICO F [kN] TENSIONE REALE [MPa] DEFORMAZIONE REALE0 0 0

10 0.053619303 020 0.107238606 041 0.219839142 0.01260 0.321715818 0.02281 0.432 0.052

100 0.533333333 0.132120 0.634920635 0.257141 0.74015748 0.484150 0.787401575 0.633159 0.830287206 0.812170 0.88772846 1.053

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ESERCIZIO 1

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

deformazione reale

tens

ione

real

e [M

Pa]

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Una billetta di rame (C=315 MPa, n=0.54) di forma cilindrica (D0=50 mm) vienericalcata a freddo dall’altezza di 100 mm a quella di 40 mm. Si calcoli il valore deldiametro alla fine della ricalcatura, la deformazione e la tensione reale.

ESERCIZIO 2

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ESERCIZIO 2

Soluzione:

Attraverso la formula della costanza del volume èpossibile ricavare il valore finale del diametro:

mm 7940

10050

hh

DD

h2

Dπh

2D

π hAhA

f

00f

f

2f

0

20

ff00

=⋅=⋅=

⋅

=⋅

⇒⋅=⋅

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ESERCIZIO 2

MPa 3000.916315εCσ

0.91640

100ln

hh

lnε

0.54nf

0

=⋅=⋅=

===

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Una barra di bronzo viene sottoposta ad una prova di compressione; sono noti ilcoefficiente di resistenza C e il coefficiente di incrudimento n, rispettivamente paria 109 MPa e 0.34. Sapendo che la barra, inizialmente di raggio R0=5 mm ealtezza h0=15 mm, viene compressa fino ad ottenere una riduzione di altezza del35%, calcolare la geometria finale del provino ed i valori di deformazione etensione reale.

ESERCIZIO 3

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ESERCIZIO 3

Soluzione:

I valori finali del diametro e dell’altezza del provino sonoi seguenti:

( )

mm 9.75150.65h0.65h

mm 6.20.65

15h 0.65

hRhhRR

h65.0hh35.0hhhπRh π hAhA

0f

0

00

f

00f

0f0f0

f2

f02

0ff00

=⋅=⋅=

=⋅=⋅

⋅=⋅=

⋅=⇒⋅=−⋅=⋅⇒⋅=⋅

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ESERCIZIO 3

MPa 81.810.43109εCσ

0.439.7515ln

hhlnε

0.34n

f

0

=⋅=⋅=

===